比例フロー制御バルブは、油圧システムの「スマート調光スイッチ」と考えてください。調光器スイッチを使用すると、光がどの程度明るくなるかを制御できるように、これらのバルブにより、システムを透明なオイルが流れる速さを正確に制御できます。
なぜこれが重要なのか：
従来の油圧バルブは、通常のライトスイッチのように、完全に開いているか完全に閉じています。比例バルブは、調光器スイッチのように、滑らかで正確な制御を提供します。このスムーズなコントロールは、次のことを意味します。
- 機械の衝撃と振動が少なくなります
- 油圧シリンダーとモーターのより正確な動き
- より良いエネルギー効率
- 全体的にスムーズな操作
基本概念
簡単な用語での動作は次のとおりです。
電気入力
バルブに電気信号（通常4〜20 mAまたは0-10V）を送信します
比例応答
バルブはその信号に比例して開きます
フロー制御
より多くの信号=より多くのフロー、より少ない信号=フローが少ない
スムーズな操作
変化は徐々に起こりますが、突然ではありません
この比例関係は、これらのバルブを最新の油圧システムで非常に価値があるものです。
なぜ彼らが重要なのか：シンプルからスマートコントロールへの進化
古い方法：Bang-Bangコントロール
過去には、ほとんどの油圧システムは、単純なオン/オフバルブ（「バンバン」コントロールと呼ばれる）を使用していました。これらのバルブには2つの設定がありました。
- 完全に開いている：最大流量
- 完全に閉鎖：流れはありません
Bang-Bangコントロールの問題：
- バルブがすぐに開閉したときに突然の圧力が急上昇します
- 機器の振動と機械的ストレス
- 正確な速度または位置を達成するのが難しい
- 一定のフルフロー操作によるエネルギー廃棄物
新しい方法：比例制御
比例バルブは、提供することですべてを変更しました。
滑らかな加速
ぎくしゃくしたスタートストップの動きの代わりに、機械は安静からフルスピードにスムーズに動きます。
正確な速度制御
マシンサイクルのさまざまな部分に対して正確な速度を設定できます。
エネルギー効率
システムは、必要なときに必要なフローのみを使用します。
より良い製品品質
より滑らかな動きは、製造プロセスのより良い結果を意味します。
メンテナンスの削減
ショックと振動が少ないことは、機器の寿命が長くなることを意味します。
実世界の影響
プラスチック部品を作る射出成形機を考えてみましょう：
- 古いシステム：注入RAMは全速力で移動するか、完全に停止し、欠陥を引き起こし、材料を無駄にします
- 新しいシステム：RAM速度は、注入サイクル全体でスムーズに異なり、一貫した高品質の部品を生成します
この進化は、シンプルからスマートコントロールへの進化により、現代の製造には比例バルブが不可欠になりました。
それらがどのように機能するか：テクノロジー内
比例フロー制御バルブがどのように機能するかを理解するのに役立ち、それらをより適切に使用することができます。重要なコンポーネントを分解しましょう。
1。比例ソレノイド：脳
比例ソレノイドは、バルブの脳のようなものです。オンまたはオフのいずれかの通常のソレノイドとは異なり、比例ソレノイドは、受信する電気信号に基づいて異なる量の力を生成できます。
それがどのように機能するか：
- 電気信号（電流または電圧）を受信する
- その信号に比例した磁力を作成します
- より多くの信号=より磁力
- この力はバルブの内部部分を動かします
主な機能：
- 滑らかな動作にDC電源を使用します
- 多くの場合、PWM（パルス幅変調）シグナルは約200 Hzを使用します
- 「ディザー」 - 摩擦を減らす小さな振動が含まれる場合があります
2。スプールとバルブの本体：フローコントローラー
バルブ本体の内部には、スプールと呼ばれる精密にマシンされたシリンダーがあります。このスプールは、フローを制御するために前後にスライドします。
スプールのデザイン機能
- メータリングノッチ：スプールの位置で流れがどのように変化するかを制御する特別な形状（V、U、または長方形）がスプールにカットされる
- 重複特性：スプールエッジがポートとどのように整列するかはバルブ応答に影響します
フロー特性
- 線形流：フローは、スプールの動きに比例して増加します
- プログレッシブフロー：より大きな開口部でフローが増加し、低流量でより細かい制御を与えます
3。圧力補償：一貫した流れの維持
品質比例バルブの最も重要な機能の1つは、圧力補償です。このシステムは、負荷圧が変化した場合でも、流れが一定にとどまることを保証します。
補償なしの問題：重い負荷を持ち上げている場合、バックプレッシャーが増加し、バルブの開口部が同じままであっても流れが減少します。
解決策：圧力補償器は、メインスプール全体の圧力降下を自動的に調整して、一定に保ちます。
利点：
- フローは、負荷ではなく、バルブ信号のみに依存します
- 予測可能なシステム動作
- より簡単なプログラミングと制御
4。フィードバックシステム：精度を確保します
ハイエンドの比例バルブには、実際のスプール位置を監視し、それを目的の位置と比較するフィードバックシステムが含まれています。
| バルブタイプ | フィードバック | 正確さ | 料金 | アプリケーション |
|---|---|---|---|---|
| オープンループバルブ | フィードバックはありません | 適度 | より低い | 基本アプリケーション |
| 閉ループバルブ | LVDTセンサー | 高い | より高い | 精密アプリケーション |
比例流量制御バルブの種類
比例バルブにはいくつかの構成があります。これらのタイプを理解することは、アプリケーションに適したタイプを選択するのに役立ちます。
ドライブメカニズムによる
直接作用バルブ
ソレノイドはスプールを直接動かします
- 高速応答（5〜10ミリ秒）
- コンパクトサイズ
- シンプルなデザイン
制限：より小さな流れ（<50 l/min）および圧力（<210バー）に制限されています
最適：小さなシステム、医療機器、より大きなバルブ用のパイロットステージ
パイロット操作バルブ（2段階）
小さなパイロットバルブがオイルの流れを制御してメインスプールを移動します
- 高いフローを処理できます（最大1600 L/min）
- 高い圧力（最大350バー）
制限：応答が遅い（〜100ミリ秒）
最適：重機、大規模な産業システム、高出力用途
関数によって
フロー制御バルブ
- 主な仕事は、流量を制御することです
- 通常、2方向または3方向の構成
- 多くの場合、圧力補償が含まれます
- 制御アクチュエータ速度
方向制御バルブ
- 流れと方向の両方を制御します
- 通常、4方向、3位のバルブ
- 複数の単純なバルブを交換します
- 制御シリンダーまたはモーターの方向と速度
圧力制御バルブ
- 流れではなく、システム圧力を制御します
- リリーフバルブと圧力低下バルブを含めます
- 安全な動作圧力を維持します
比例対その他のバルブタイプ
比例バルブを他のテクノロジーと比較することを理解するのに役立つことができます。
比例対オン/オフバルブ
| 特徴 | オン/オフバルブ | 比例バルブ |
|---|---|---|
| コントロールタイプ | バイナリ（オープン/クローズ） | 連続（変数） |
| フロー制御 | フルフローまたはフローなし | 0-100％からのフロー |
| システムショック | 高い（突然の変化） | 低い（スムーズな遷移） |
| エネルギー使用 | しばしば無駄です | 効率的（一致需要） |
| 複雑 | シンプルなサーキット | より複雑な電子機器 |
| 料金 | 低い初期コスト | より高い初期コスト |
比例対サーボバルブ
| 特徴 | 比例バルブ | サーボバルブ |
|---|---|---|
| 正確さ | 良い（±2-5％） | 優れた（±0.5％） |
| 応答速度 | 中程度（2-50 Hz） | 非常に高速（> 100 Hz） |
| 料金 | 適度 | ハイ（10-20x More） |
| 汚染耐性 | 高い | 低い（非常にきれいなオイルが必要） |
| 複雑 | 適度 | 高い |
| メンテナンス | 標準 | 専門 |
各タイプを選択するタイミング
次の場合をオン/オフバルブを選択します
- 単純なオープン/クローズコントロールのみが必要です
- コストが主な関心事です
- アプリケーションはショックと振動に耐えることができます
- 正確な制御は必要ありません
次の場合は比例バルブを選択します
- 可変速度または位置制御が必要です
- スムーズな操作が重要です
- エネルギー効率が重要です
- 中程度の精度で十分です
- 典型的な産業環境で働いています
次の場合はサーボバルブを選択します。
- 超高精度が必要です
- 非常に高速な応答が必要です
- コストはパフォーマンスに次ぐものです
- 非常にきれいな油圧液を維持できます
- アプリケーションはそれを要求します（航空宇宙、テスト）
知っておくべき重要なパフォーマンスメトリック
比例バルブを選択すると、いくつかのパフォーマンスメトリックがアプリケーションでどれだけうまく機能するかを決定します。
フローと圧力の評価
最大流量
- 通常、標準の圧力降下（5 barまたは70 psiなど）で指定されています
- 典型的な範囲：7-1000 l/min（2-260 gpm）
- アクチュエータの速度要件に基づいて選択します
最大圧力
- 安全な動作圧力制限
- 典型的な範囲：280-400バー（4000-5800 psi）
- システムの最大圧力を超える必要があります
圧力降下
- 定格フローでバルブ全体で圧力が失われます
- 低い方が効率に適しています
- 典型的な：定格フローでの5-35バー（70-500 psi）
精度と再現性
ヒステリシス
異なる方向から同じポイントに近づくときの出力の違い
- 典型：フルスケールの2〜5％
- 低いアプリケーションには低い方が適しています
直線性
バルブの流れが入力信号にどの程度密接に従うか
- 典型：フルスケールの±2％
- 線形バルブの制御が簡単です
再現性
同じ入力信号に戻るときの一貫性
- 典型：フルスケールの±1〜3％
- 一貫した生産に重要です
デッドバンド
出力を生成しない入力信号の範囲
- 典型：完全な信号範囲の2〜5％
- シーリングに必要なスプールオーバーラップによって引き起こされます
パフォーマンス比較テーブル
| バルブタイプ | フロー範囲 | プレッシャー | 応答時間 | ヒステリシス | 汚染耐性 | 相対コスト |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 基本的な比例 | 7-100 l/min | 最大280バー | 20-100ミリ秒 | 3-5％ | 高い | 2-4x |
| 閉ループの比例 | 7-1000 l/min | 最大350バー | 10-50ミリ秒 | 1-2％ | 高い | 4-8x |
| サーボ処方 | 10-500 L/min | 最大350バー | 5-20ミリ秒 | <1％ | 適度 | 8-15x |
| 真のサーボ | 5- |
